JoVE Journal > Medicine
Summary
Abstract
Introduction
Protocol
Results
Discussion
Disclosures
Acknowledgements
Materials
References
Automatic Translation
Please note that all translations are automatically generated. Click here for the English version.
Medicine

Chronische onvoorspelbare milde stress bij ratten op basis van de Mongoolse geneeskunde

Published: October 27, 2023
doi:
10.3791/65889
, , , , , , , , , , , ,
1Faculty of Humanities Education,Inner Mongolia Medical University, 2Faculty of Mongolian Medicine,Inner Mongolia Medical University, 3Faculty of Basic Medical,Inner Mongolia Medical University

Summary

Dit protocol schetst een chronisch onvoorspelbaar mild stress (CUMS) model voor depressie op basis van de Mongoolse medische theorie, samen met methoden voor het valideren van gedragstests.

Abstract

Depressie is een veel voorkomende affectieve stoornis en vormt een belangrijke oorzaak van wereldwijde invaliditeit. De beperkingen van de huidige farmacologische interventies dragen bij aan de aanzienlijke gezondheidslast die aan deze aandoening wordt toegeschreven. Er is een dringende behoefte aan een beter begrip van de onderliggende mechanismen van depressie, waardoor preklinische modellen met translationeel potentieel zeer waardevol zijn. De Mongoolse geneeskunde, een subset van de traditionele geneeskunde, stelt dat het optreden van ziekten nauw verbonden is met het evenwicht tussen wind, gal en slijm. In deze studie introduceren we een protocol voor de chronische onvoorspelbare milde stress (CUMS) methode bij ratten. Binnen dit kader worden ratten onderworpen aan een reeks fluctuerende, milde stressfactoren om een depressie-achtig fenotype te induceren, dat de pathogenese van menselijke depressie nabootst. Gedragstesten die in dit protocol worden gebruikt, zijn onder meer de sucrosevoorkeurstest (SPT), indicatief voor anhedonie – een kernsymptoom van depressie; de open veldtest (OFT), die angstniveaus meet; en de Morris-waterdoolhoftest (MWM), die het ruimtelijk geheugen en het leervermogen evalueert. De CUMS-methode toont het vermogen aan om anhedonie te induceren en langdurige gedragsstoornissen te veroorzaken. Bovendien is dit protocol meer afgestemd op de Mongoolse medische theorie dan andere diermodellen die zijn ontworpen om depressie-achtig gedrag op te wekken. De ontwikkeling van dit diermodel en het daaropvolgende onderzoek bieden een robuuste basis voor toekomstige innovatieve studies op het gebied van de Mongoolse geneeskunde.

Introduction

Depressieve stoornis (MDD) is een veel voorkomende psychische aandoening, die wereldwijd de derde belangrijkste oorzaak van invaliditeit is en meer dan 300 miljoen mensen treft1,2,3. Met name wordt geschat dat ten minste de helft van de getroffen personen geen adequate behandeling krijgt4. Gezien deze kloof dienen diermodellen als een cruciaal hulpmiddel voor het onderzoeken van de etiologie van depressie. Tot op heden bestaan er meer dan 20 verschillende diermodellen voor depressie5. Hiervan wordt het chronische onvoorspelbare milde stress (CUMS) model, verfijnd door Paul Winer in 1987, het meest gebruikt6. Het CUMS-model gaat uit van de premisse dat het blootstellen van knaagdieren aan een breed scala aan sociaal-ecologische stressoren leidt tot symptomen die lijken op angst, spanning en depressie. De methodologie omvat het blootstellen van dieren aan verschillende milde stressfactoren gedurende meerdere weken, culminerend in een reeks gedragsveranderingen, waaronder anhedonie en depressief gedrag7,8. Deze veranderingen gaan gepaard met verschuivingen in endocriene en neurotransmitterprofielen, zoals een vermindering van 5-HT9,10. Deze resultaten komen nauw overeen met die waargenomen bij mensen met de diagnose MDD, waardoor het nut van het model wordt gevalideerd. Het CUMS-model wordt vooral gewaardeerd om zijn effectiviteit bij het evalueren van antidepressiva, met een hoge mate van oppervlakkige, structurele en voorspellende validiteit11,12. In tegenstelling tot andere modellen is CUMS gevoelig voor de effecten van chronische toediening van monoaminerge antidepressiva. Van selectieve serotonineheropnameremmers (SSRI’s) zoals citalopram, paroxetine en fluoxetine is bijvoorbeeld aangetoond dat ze anhedonie voorkomen en omkeren onder omstandigheden van chronische stress12,13. Bovendien hebben nieuwe snelwerkende antidepressiva, zoals ketamine, ook werkzaamheid aangetoond in dit model14,15. Daarentegen zijn andere tests, zoals de geforceerde zwemtest (FST) en de staartsuspensietest (TST), minder betrouwbaar voor het modelleren van gedragsveranderingen op de lange termijn, vaak als gevolg van aanpassingen aan acute stress in plaats van blijvende symptomen van depressie16. Deze kenmerken onderstrepen de robuuste validiteit van het CUMS-model in onderzoek naar depressie. Een van de meest in het oog springende kenmerken van het CUMS-model, erkend vanwege zijn hoge betrouwbaarheid in klassieke studies, is anhedonie – het onvermogen om plezier of interesse te ervaren in alledaagse activiteiten17,18. Dit fenomeen wordt vaak geëvalueerd met behulp van sucrose-voorkeurstests, en van veel antidepressiva is aangetoond dat ze een verminderde sucroseconsumptie omkeren. Verschillende andere metrieken worden ook vaak gebruikt in de CUMS-literatuur, waaronder de open veldtest (OFT), die vrijwillig motorisch gedrag, verkennende neigingen en spanning beoordeelt, waardoor de ernst van depressie wordt gemeten19. Andere tests zoals het verhoogde plus doolhof (EPM) evalueren angstachtig gedrag, de Morris waterdoolhoftest (MWM) onderzoekt cognitief functioneren20, en de FST beoordeelt de gevoeligheid voor negatieve emoties en gedragswanhoop20. Bovendien zijn de meeste stressfactoren die van invloed zijn op mensen sociaal van aard. Personen met suboptimale sociale relaties, gekenmerkt door beperkte sociale activiteiten, netwerken en ondersteuning, lopen een verhoogd risico op verschillende ziekten21,22. Dit is ook relevant in het geval van knaagdieren, die sociale dieren zijn die in groepen leven. Ratten die in afzondering worden gehuisvest, vertonen bijvoorbeeld kenmerken van het zogenaamde isolatiesyndroom, dat sociale stress veroorzaakt en het ontstaan van depressie versnelt23.

De Mongoolse geneeskunde, een belangrijke tak van de Chinese geneeskunde, stelt dat het begin van de ziekte een complex samenspel is tussen intrinsieke en externe factoren. Deze externe factoren, aangeduid als de vier hulpvoorwaarden, omvatten klimaatverandering, voeding, levensstijl en plotselinge gebeurtenissen zoals infecties, verrassende incidenten en psychische stoornissen. Het ziekteproces wordt geconceptualiseerd als een voortdurende interactie tussen drie elementen – aangeduid als de drie soorten homoren – en de zeven lichamelijke bestanddelen in overeenstemming met de vier hulpvoorwaarden24. De Mongoolse geneeskunde stelt dat het menselijk lichaam functioneert als een geïntegreerde entiteit, in stand gehouden door een relatief evenwicht tussen de drie homoren. Een verstoring van dit evenwicht wordt beschouwd als een voorbode van ziekte24. Gezien de cruciale rol van dierproeven bij het overbruggen van traditionele en moderne geneeskunde, is het van cruciaal belang om diermodellen te ontwikkelen die relevant zijn voor onderzoek op het gebied van Mongoolse geneeskunde. Daarom gebruikten we een isolatiemethodologie van 28 dagen in combinatie met CUMS om deze fysiologische en psychologische stressoren te simuleren. We selecteerden negen specifieke onvoorspelbare stressoren en probeerden deze modelleringsmethode te onderbouwen door middel van de Drie homors-theorie van de Mongoolse geneeskunde. Het opzetten van een robuust diermodel is van fundamenteel belang voor het bevorderen van fundamenteel onderzoek in de Mongoolse geneeskunde en zal een aanzienlijke bijdrage leveren aan de fundamentele studies.

Protocol

De experimentele protocollen kregen goedkeuring van de Ethics of Animal Experiment Care Committee van de Inner Mongolia Medical University (YKD202301172) en voldeden aan de richtlijnen van de National Institutes of Health voor dierverzorging en ethiek. Het licentienummer voor ons dierencentrum is NR.110324230102364187. Vierentwintig mannelijke Sprague-Dawley (SD) ratten, elk 8 weken oud (200 g ± 20 g), werden verworven en gehuisvest in een gecontroleerde omgeving met een temperatuur van 22°C ± 2°C en een vochtigheid …

Representative Results

Resultaten van de gedragstests in het CUMS-geïnduceerde rattendepressiemodelOm de werkzaamheid van de CUMS-procedure voor het induceren van depressie-achtig gedrag te bevestigen, werd een manipulatiecontrole uitgevoerd. Mannelijke Sprague-Dawley (SD) ratten werden willekeurig toegewezen aan de MOD- of CON-groep voor een periode van 4 weken, zoals beschreven in stap 1.2.3. Vervolgens werden de ratten geofferd en werden hun hippocampi volledig ontleed voor beoordeling van 5-HT, een neurotransmitter di…

Discussion

Depressie is een psychische stoornis die wordt gekenmerkt door symptomen zoals een slecht humeur, gebrek aan plezier en verminderde energie30. Op het gebied van depressieonderzoek is het opzetten van een betrouwbaar diermodel cruciaal voor het bevorderen van therapeutische interventies. Van de verschillende diermodellen is het CUMS-model vooral opmerkelijk vanwege zijn hoge betrouwbaarheid, validiteit en congruentie met de kenmerken van menselijke depressie31. Het is zeer g…

Disclosures

The authors have nothing to disclose.

Acknowledgements

We zijn dankbaar voor de instrumentatie en het laboratorium dat door onze dank wordt betuigd aan de Mongoolse medische faculteit van de Inner Mongolian Medical University, China. Deze studie werd ondersteund door, voor het verstrekken van de nodige instrumentatie en laboratoriumfaciliteiten. Deze studie ontving financiële steun van de National Natural Sciences Foundation of China (Grant No. 81760762) en het Inner Mongolia Medical University Project of China (Grant No. YKD2022MS074), en het Wetenschappelijk Onderzoeksproject van het Hoger Onderwijs in Binnen-Mongolië, China (Grant No. NJZY22661) en het Open Fund-project van het Key Laboratory of Chinese and Mongolian Medicine in de autonome regio Binnen-Mongolië, China (subsidienr. MYX2023-K07).

Materials

1.5 mL centrifuge tube service Biotechnology Co., Ltd EP-150-M
1000 µL Pipette service Biotechnology Co., Ltd IC021198160223
10 µL pipette tip service Biotechnology Co., Ltd IC012395160823
10 µL pipette tip service Biotechnology Co., Ltd TP-10
1250 µL pipette tip service Biotechnology Co., Ltd TP-1250
2 mL centrifuge tube service Biotechnology Co., Ltd EP-200-M
200 µL pipette tip service Biotechnology Co., Ltd TP-200
200 µL pipette tip service Biotechnology Co., Ltd IC021029160323
300 µL Multi-Channel Pipette service Biotechnology Co., Ltd IC091006161022
50 µL Pipette service Biotechnology Co., Ltd DS35110
Automatic plate washing machine rayto Life Sciences Co., Ltd RT-3100
Benchtop High-Speed Freezing Centrifuge dalong construction Co., Ltd D3024R
electronic balance Mettler Toledo International Trade (Shanghai) Co., Ltd ME203E/02
Electrothermal blast drying oven Labotery Experimental Instrument Equipment Co., Ltd GEL-70
Enzyme Label Detector BioTeK Co., Ltd Epoch
High Speed Tissue Grinder service Biotechnology Co., Ltd KZ-Equation 2-F
Horizontal Freezer Mellow Group Co., Ltd BCD-318AT
Laboratory Ultrapure Water Machine Jinan Aiken Environmental Protection Technology Co., Ltd   AK-RO-C2
Morris water maze video trail analysing system  Tai Meng Tech Co., Ltd WMT-200
Rat 5-HT ELISA Kit Lian Ke bio Co., Ltd,China 96T/48T
SPF grade Sprague Dawley (SD) rats SPF (Beijing) Biotechnology Co  SCXK(JING)2019-0010
Sprague Dawley rats Beijing Biotechnology Co., Ltd, China  SCXK (JING) 2019-0010
Vertical Refrigerated Display Cabinet Xingx Group Co., Ltd LSC-316C
video tracking system Tai Meng Tech Co., Ltd ZH-ZFT
vortex mixer Servicebio technology Co., Ltd MV-100
DOWNLOAD MATERIALS LIST

References

  1. Alqurashi, G. K., et al. The impact of chronic unpredictable mild stress-induced depression on spatial, recognition and reference memory tasks in mice: Behavioral and histological study. Behav Sci. 12 (6), 166 (2022).
  2. Yu, S., Wang, L., Jing, X., Wang, Y., An, C. Features of gut microbiota and short-chain fatty acids in patients with first-episode depression and their relationship with the clinical symptoms. Front Psychol. 14, 1088268 (2023).
  3. Duda, P., Hajka, D., Wójcicka, O., Rakus, D., Gizak, A. Gsk3β: A master player in depressive disorder pathogenesis and treatment responsiveness. Cells. 9 (3), 727 (2020).
  4. Correia, A. S., Vale, N. Tryptophan metabolism in depression: A narrative review with a focus on serotonin and kynurenine pathways. Int J Mol Sci. 23 (15), 8493 (2022).
  5. Hao, Y., Ge, H., Sun, M., Gao, Y. Selecting an appropriate animal model of depression. Int J Mol Sci. 20 (19), 4827 (2019).
  6. Willner, P., Towell, A., Sampson, D., Sophokleous, S., Muscat, R. Reduction of sucrose preference by chronic unpredictable mild stress, and its restoration by a tricyclic antidepressant. Psychopharmacology (Berl). 93 (3), 358-364 (1987).
  7. Nakase, S., Kitayama, I., Soya, H., Hamanaka, K., Nomura, J. Increased expression of magnocellular arginine vasopressin mrna in paraventricular nucleus of stress-induced depression-model rats. Life Sci. 63 (1), 23-31 (1998).
  8. Wu, X., et al. Involvement of kynurenine pathway between inflammation and glutamate in the underlying etiopathology of cums-induced depression mouse model. BMC Neurosci. 23 (1), 62 (2022).
  9. Zhang, C., et al. Minocycline ameliorates depressive behaviors and neuro-immune dysfunction induced by chronic unpredictable mild stress in the rat. Behav Brain Res. 356, 348-357 (2019).
  10. Ma, J., Wang, R., Chen, Y., Wang, Z., Dong, Y. 5-HT attenuates chronic stress-induced cognitive impairment in mice through intestinal flora disruption. J Neuroinflammation. 20 (1), 23 (2023).
  11. Nollet, M. Models of depression: Unpredictable chronic mild stress in mice. Curr Protoc. 1 (8), e208 (2021).
  12. Becker, M., Pinhasov, A., Ornoy, A. Animal models of depression: What can they teach us about the human disease. Diagnostics (Basel). 11 (1), 123 (2021).
  13. Petkovic, A., Chaudhury, D. Encore: Behavioural animal models of stress, depression and mood disorders. Front Behav Neurosci. 16, 931964 (2022).
  14. Okine, T., Shepard, R., Lemanski, E., Coutellier, L. Sex differences in the sustained effects of ketamine on resilience to chronic stress. Front Behav Neurosci. 14, 581360 (2020).
  15. Fitzgerald, P. J., et al. Sex- and stress-dependent effects of a single injection of ketamine on open field and forced swim behavior. Stress. 24 (6), 857-865 (2021).
  16. Doron, R., Burstein, O. The unpredictable chronic mild stress protocol for inducing anhedonia in mice. J Vis Exp. (140), e58184 (2018).
  17. De Vry, J., Schreiber, R. The chronic mild stress depression model: Future developments from a drug discovery perspective. Psychopharmacology (Berl). 134 (4), 349-350 (1997).
  18. Tong, J., et al. Antidepressant effect of helicid in chronic unpredictable mild stress model in rats. Int Immunopharmacol. 67, 13-21 (2019).
  19. Liu, H., et al. Tnf signaling pathway-mediated microglial activation in the pfc underlies acute paradoxical sleep deprivation-induced anxiety-like behaviors in mice. Brain Behav Immun. 100, 254-266 (2022).
  20. He, L. W., et al. Optimization of food deprivation and sucrose preference test in sd rat model undergoing chronic unpredictable mild stress. Animal Model Exp Med. 3 (1), 69-78 (2020).
  21. Ma, W., Wu, B., Gao, X., Zhong, R. Association between frailty and cognitive function in older chinese people: A moderated mediation of social relationships and depressive symptoms. J Affect Disord. 316, 223-232 (2022).
  22. Geng, C., et al. Systematic impacts of chronic unpredictable mild stress on metabolomics in rats. Sci Rep. 10 (1), 700 (2020).
  23. Holmes, T. H., Rahe, R. H. The social readjustment rating scale. J Psychosom Res. 11 (2), 213-218 (1967).
  24. Zhang, M., et al. Shuxie-1 decoction alleviated cums -induced liver injury via il-6/jak2/stat3 signaling. Front Pharmacol. 13, 848355 (2022).
  25. Antoniuk, S., Bijata, M., Ponimaskin, E., Wlodarczyk, J. Chronic unpredictable mild stress for modeling depression in rodents: Meta-analysis of model reliability. Neurosci Biobehav Rev. 99, 101-116 (2019).
  26. Hu, C., et al. Re-evaluation of the interrelationships among the behavioral tests in rats exposed to chronic unpredictable mild stress. PLoS One. 12 (9), e0185129 (2017).
  27. Li, Y., et al. Increased hippocampal fissure width is a sensitive indicator of rat hippocampal atrophy. Brain Res Bull. 137, 91-97 (2018).
  28. Hu, R. L. B. G., et al. Effects of the Mongolian medicine Zadi-5 on monoamine neurotransmitters in the brain of rats with chronic stress depression model. Info Traditional Chinese Med. 34 (06), 5-8 (2017).
  29. Zhou, Y., Cong, Y., Liu, H. Folic acid ameliorates depression-like behaviour in a rat model of chronic unpredictable mild stress. BMC Neurosci. 21 (1), 1 (2020).
  30. Zhuang, Y., Zeng, R., Liu, X., Yang, L., Chan, Z. Neoagaro-oligosaccharides ameliorate chronic restraint stress-induced depression by increasing 5-ht and bdnf in the brain and remodeling the gut microbiota of mice. Mar Drugs. 20 (11), 725 (2022).
  31. Socała, K., et al. The role of microbiota-gut-brain axis in neuropsychiatric and neurological disorders. Pharmacol Res. 172, 105840 (2021).
  32. Song, J., Kim, Y. K. Animal models for the study of depressive disorder. CNS Neurosci Ther. 27 (6), 633-642 (2021).
  33. Abelaira, H. M., Réus, G. Z., Quevedo, J. Animal models as tools to study the pathophysiology of depression. Braz J Psychiatry. 35 Suppl 2, S112-S120 (2013).
  34. Strekalova, T., et al. Chronic mild stress paradigm as a rat model of depression: Facts, artifacts, and future perspectives. Psychopharmacology (Berl). 239 (3), 663-693 (2022).
  35. Markov, D. D. Sucrose preference test as a measure of anhedonic behavior in a chronic unpredictable mild stress model of depression: Outstanding issues. Brain Sci. 12 (10), 1287 (2022).
  36. Czéh, B., Fuchs, E., Wiborg, O., Simon, M. Animal models of major depression and their clinical implications. Progress in Neuro-Psychopharmacology and Biological Psychiatry. 64, 293-310 (2016).
  37. Gururajan, A., Reif, A., Cryan, J. F., Slattery, D. A. The future of rodent models in depression research. Nat Rev Neurosci. 20 (11), 686-701 (2019).
  38. Markov, D. D., Novosadova, E. V. Chronic unpredictable mild stress model of depression: Possible sources of poor reproducibility and latent variables. Biology (Basel). 11 (11), 1621 (2022).
  39. Willner, P. The chronic mild stress (cms) model of depression: History, evaluation and usage. Neurobiol Stress. 6, 78-93 (2017).
  40. Lages, Y. V. M., Rossi, A. D., Krahe, T. E., Landeira-Fernandez, J. Effect of chronic unpredictable mild stress on the expression profile of serotonin receptors in rats and mice: A meta-analysis. Neurosci Biobehav Rev. 124, 78-88 (2021).
  41. Willner, P., et al. Validation of chronic mild stress in the wistar-kyoto rat as an animal model of treatment-resistant depression. Behavioural Pharmacology. 30 (2 and 3), 239-250 (2019).
  42. Slattery, D. A., Cryan, J. F. Modelling depression in animals: At the interface of reward and stress pathways. Psychopharmacology (Berl). 234 (9-10), 1451-1465 (2017).
  43. Sterley, T. L., et al. Social transmission and buffering of synaptic changes after stress. Nat Neurosci. 21 (3), 393-403 (2018).
  44. Brechbühl, J., et al. Mouse alarm pheromone shares structural similarity with predator scents. Proc Natl Acad Sci U S A. 110 (12), 4762-4767 (2013).
  45. Beck, R. C., Self, J. L., Carter, D. J. Sucrose preference thresholds for satiated and water-deprived rats. Psychol Rep. 16, 901-905 (1965).
  46. Hawkins, P., Golledge, H. D. R. The 9 to 5 rodent – time for change? Scientific and animal welfare implications of circadian and light effects on laboratory mice and rats. J Neurosci Methods. 300, 20-25 (2018).
  47. Daut, R. A., Ravenel, J. R., Watkins, L. R., Maier, S. F., Fonken, L. K. The behavioral and neurochemical effects of an inescapable stressor are time of day dependent. Stress. 23 (4), 405-416 (2020).
  48. Hu, R. L. B. G., et al. Experimental research on nutmeg wuwei pills against of depression model rats behavior and hippocampus monoamine neurotransmitters. Chinese J Exp Traditional Medical Formulae. 21 (11), 146-149 (2015).
  49. Hu, R. L. B. G., et al. Effects of Rou kou Wuwei Pill on the learning and memory abilities and the expression of BDNF and TrkB in hippocampus of depression rats. Chinese J Traditional Chines Med Pro. 32 (8), 3797-3800 (2017).

Tags

Keywords: Chronic Unpredictable Mild StressCUMSMongolian MedicineDepressionAnhedoniaOpen Field TestMorris Water MazeAnimal ModelBehavioral Assays
This article has been published
Video Coming Soon
Keep me updated:

.

PDF
DOI
DOWNLOAD MATERIALS LIST
Cite This Article
Xin, H., Su, S., Wu, R., Wei, L., Su, N., Qi, L., Wu, R., A, R., Tong, L., Wang, W., Zhang, J., Hu, R., Li, L. Chronic Unpredictable Mild Stress in Rats based on the Mongolian medicine. J. Vis. Exp. (200), e65889, doi:10.3791/65889 (2023).
Download Citation
Reprints and Permissions

View Video

✖

To prove you're not a robot, please enter the text in the image below

CAPTCHA Image
Play CAPTCHA Audio
Refresh Image